Grundlagen der Informatik III Wintersemester 2010/2011

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1 Grundlagen der Informaik III Winersemeser 21/211 Wolfgang Heenes, Parik Schmia 11. Aufgabenbla Hinweis: Der Schnelles und die Aufgaben sollen in den Übungsgruppen bearbeie werden. Die Hausaufgaben sind in der Kalenderwoche 6 (7.2. bis 11.2.) bei den Tuoren in physikalischer Form (handschriflich oder gedruck) abzugeben. Bei allen Abgaben is der Name des Tuors und die Übungsgruppe deulich anzugeben. Bei Teamabgaben wird nur eine Lösung eingereich, die alle Namen der Teammiglieder enhäl. Schicken Sie Ihre Lösungen von Programmieraufgaben zusäzlich zur schriflichen Abgabe per an Ihren Tuor. Kommenieren Sie Ihren Quellcode. Aufgabe 1: Schnelles Fragen 1. Welche der folgenden Aussagen sind korrek? 2. Zur Unerbrechungsbehandlung muss 3. Welche Aussagen zu Semaphoren sind richig? 4. Bei welchen der folgenden Schedulingverfahren können Prozesse verhungern? Anworen Im Benuzermodus sind privilegiere (Prozessor)-Befehle verfügbar. Asynchrone Inerrups sind im Allgemeinen nich reproduzierbar. Das Beriebssysem behandel Inerrups selbsändig. Mulihreading sorg für parallele Ausführung mehrerer Prozesse. Threads eilen sich einen gemeinsamen Adressraum. das Prozessorsauswor gesicher werden das IC-Regiser neu geladen werden. der Cache vollsändig geleer werden. Mi Semaphoren läß sich wechselseiiger Ausschluss verhindern. Mi Semaphoren läß sich wechselseiiger Ausschluss realisieren. Semaphoren können Verklemmungen nich verhindern. Das Verändern von Semaphoren muss aomar ablaufen FIFO Shores Job Firs Round Robin Saische Prioriäenvergabe Dynamische Prioriäenvergabe Grundlagen der Informaik III - Winersemeser 21/211 1

2 Aufgabe 2: Beriebssyseme a) Was is im Zusammenhang von Prozesssynchronisaion mi dem Begriff aomar gemein? Warum müssen die Semaphor Operaionen P und V aomar sein? b) Was sind die Anforderungen an eine Realisierung des wechselseiigen Aussschlusses? Aufgabe 3: Semaphore: Sleeping Barber Problem Der Laden eines Friseurs beseh aus einem Wareraum, der beliebig viele Kunden aufnehmen kann und einem Haarschneideraum. Beide Räume besizen eine gemeinsame, jeweils nur einen Eingang schließende Schiebeür. Kunde Schneideraum Wareraum Die Kunden bereen nacheinander den Wareraum. Ha der Friseur einen Haarschni beende, so verläß der Kunde den Schneideraum und der Friseur öffne die Tür zum Wareraum und schau nach, ob ein weierer Kunde ware. Is dies der Fall, so bie er diesen in den Schneideraum; andernfalls sez er sich auf seinen Suhl im Schneideraum und schläf. Tri ein Kunde in den Wareraum und finde den Friseur schlafend, so weck er diesen und läß sich dann die Haare schneiden; andernfalls ware der Kunde. Schreiben Sie Algorihmen für die Verhalensweise des Friseurs und der Kunden uner Verwendung von Semaphoren. Als Synax biee sich die Sysemprogrammiersprache aus der Vorlesung an. Aufgabe 4: Scheduling Gegeben seien fünf Prozesse mi jeweiligen Sar- und CPU-Zeien, sowie deren Prioriä (Prozesse mi kleinerem Prioriäswer kommen vor Prozessen mi größeren Weren): Prozess Sarzei CPU-Zei Saische Prioriä Berachen Sie nur die Prozesszusände berei (B) und laufend (L). Zur Darsellung des Schedulings sind Gan-Diagramm sehr gu geeigne (vgl. Vorlesung 24). Ein Gan-Diagramm ha folgendes Aussehen: Grundlagen der Informaik III - Winersemeser 21/211 2

3 Zeichnen Sie für jedes der folgenden Schedulingverfahren ein Gan-Diagramm der Prozesse. a) Saische Prioriä (non-preempive): b) Shores Job Firs (non-preempive): c) Shores remaining ime nex (preempive): d) Berechnen Sie die milere Warezei für jedes Schedulingverfahren. Prozess Prio. SJF SRTN Milere Warezei Hausaufgabe 1: Semaphore: 5-Philosophenproblem (6 Punke) Fünf Philosophen sizen gemeinsam an einem runden Tisch, an dem sie unabhängig voneinander von Zei zu Zei Spaghei essen. Jeder Philosoph ha rechs neben seinem Teller nur eine Gabel, benöig aber zum Essen zwei Gabeln, also auch die seines linken Nachbarn. Aus diesem Grund können nich alle Philosophen gleichzeiig essen, sondern sie müssen sich bezüglich ihrer kriischen Abschnie Essen synchronisieren Grundlagen der Informaik III - Winersemeser 21/211 3

4 G[] P[] G[4] P[1] P[4] G[1] P[2] G[2] P[3] G[3] a) Formulieren Sie die Synchronisaionsbedingung miels eines Ausschlußgraphen. b) Geben Sie eine Programmlösung uner Verwendung der P- und V-Operaionen an, bei der es zu keinerlei Verklemmungen kommen kann. Als Synax für die Programmlösung biee sich die Sysemprogrammiersprache aus der Vorlesung an. Hinweise: Die Philosophen sollen als Prozesse modellier werden. Jeder Philosoph erleb zyklisch drei Zusände * denkend, * hungrig und * essend Die Gabeln sellen die Beriebsmiel dar. Hausaufgabe 2: Scheduling (4 Punke) Die folgende Abbildung beschreib ein einfaches Modell für die Prozeßbearbeiung. Grundlagen der Informaik III - Winersemeser 21/211 4

5 Fünf Prozesse reffen zu gegebenen Zeipunken in der Bereilise ein. Es is bekann, wieviel Bedienzei (=Rechenzei) sie benöigen. Jeder Prozess ha eine Prioriä ( sell die höchse Prioriä dar). Die folgende Tabelle gib die Ankunfszeipunke, Bedienzeien und Prioriäen der einzelnen Prozesse wieder. Die Prozesse sollen nun uner verschiedenen Dispacher-Sraegien laufen. Ohne Verdrängung, d. h. nach der Zueilung der CPU arbeie ein Prozess, bis er von selbs die Prozessor abgib. a) Firs-In-Firs-Ou (FIFO) b) Highes-Prioriy-Firs (HPF) c) Shores-Processing-Time-Firs (SPTF) Dies ensprich einer HPF-Sraegie, bei der die Prioriä nach der Dauer der Bedienzei vergeben werden. Mi Verdrängung d) Round-Robin (RR) mi dem Zeischeibenwer 5 e) HPF mi Verdrängung bei der Ankunf eines Prozesses (mi höherer Prioriä) f) Shores-Remaining-Time-Firs Dies ensprich einer HPF-Sraegie, bei der nach der Ankunf eines neunen Prozesses derjenige ausgewähl wird, der die kürzese Resbedienzei besiz. Das Gan-Diagramm für die Dispacher-Sraegie a) is in der folgenden Abbildung angegeben. a) Zeichnen Sie die Gan-Diagramme für die Dispacher-Sraegien b) bis f). Grundlagen der Informaik III - Winersemeser 21/211 5

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